Enerhiya ng solar at ang pagtaas ng enerhiya sa internet: Hinaharap ng Enerhiya P4

Napag-usapan na natin ang tungkol sa pagbagsak ng maruming enerhiya. Nag-usap kami tungkol sa dulo ng langis. At nag-usap lang kami tungkol sa pagtaas ng electric sasakyan. Susunod, pag-uusapan natin ang tungkol sa puwersang nagtutulak sa likod ng lahat ng trend na ito—at nakatakda itong baguhin ang mundo gaya ng alam natin sa loob lamang ng dalawa hanggang tatlong dekada.

Halos libre, walang limitasyon, malinis, nababagong enerhiya.

Parang big deal. At iyon ang dahilan kung bakit sasaklawin ng natitirang bahagi ng seryeng ito ang mga uso at teknolohiyang iyon na maglilipat sa sangkatauhan mula sa isang mahina sa enerhiya patungo sa isang mundong sagana sa enerhiya habang sinasaklaw ang mga epekto nito sa ating ekonomiya, pulitika sa mundo, at sa iyong pang-araw-araw na buhay. This is some pretty heady stuff, I know, but don't worry, hindi ako maglalakad ng masyadong mabilis habang ginagabayan kita dito.

Magsimula tayo sa pinaka-halatang anyo ng halos libre, walang limitasyon, malinis, nababagong enerhiya: solar power.

Solar: bakit ito umuuto at bakit hindi ito maiiwasan

Sa ngayon, pamilyar na tayong lahat sa kung ano ang tungkol sa solar power: karaniwang kumukuha tayo ng malalaking panel na sumisipsip ng enerhiya at itinuro ang mga ito patungo sa pinakamalaking fusion reactor ng ating solar system (ang araw) na may layuning gawing magagamit na kuryente ang sikat ng araw. Libre, walang limitasyon, at malinis na enerhiya. Mukhang maganda! Kaya bakit hindi lumipad ang solar ilang dekada na ang nakalilipas pagkatapos maimbento ang teknolohiya?

Buweno, ang pulitika at ang ating pag-iibigan na may kasamang murang langis, ang pangunahing hadlang ay ang gastos. Dati ay hangal na mahal upang makabuo ng malaking halaga ng kuryente gamit ang solar, lalo na kung ihahambing sa nasusunog na karbon o langis. Ngunit tulad ng palagi nilang ginagawa, nagbabago ang mga bagay, at sa kasong ito, para sa mas mahusay.

Nakikita mo, ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng solar at carbon-based na mga mapagkukunan ng enerhiya (tulad ng karbon at langis) ay ang isa ay isang teknolohiya, habang ang isa ay isang fossil fuel. Gumaganda ang isang teknolohiya, nagiging mas mura at nagbibigay ng mas malaking kita sa paglipas ng panahon; samantalang sa mga fossil fuel, sa karamihan ng mga kaso, ang halaga nito ay tumataas, tumitigil, nagiging pabagu-bago, at sa wakas ay bumababa sa paglipas ng panahon.

Ang relasyon na ito ay napakalinaw na naglaro mula noong simula ng 2000s. Nakita ng solar technology ang dami ng kapangyarihan na mahusay nitong nabubuo ng skyrocket, habang ang mga gastos nito ay bumabagsak (75 porsiyento sa nakalipas na limang taon lamang). Sa 2020, ang solar energy ay magiging price-competitive sa fossil fuels, kahit na walang subsidies. Sa pamamagitan ng 2030, ang solar energy ay nagkakahalaga ng isang maliit na bahagi ng kung ano ang fossil fuels at gumagana nang mas mahusay. Samantala, ang halaga ng langis ay sumabog sa halos buong dekada ng 2000, kasama ang mga gastos (pinansyal at kapaligiran) ng pagtatayo at pagpapanatili ng mga planta ng kuryente sa fossil fuel (tulad ng karbon).

Kung susundin natin ang mga solar trendline, hinulaan ng futurist na si Ray Kurzweil na matutugunan ng solar ang 100 porsiyento ng mga pangangailangan sa enerhiya ngayon sa loob lamang ng dalawang dekada. Ang pagbuo ng solar power ay nadoble kada dalawang taon sa nakalipas na 30 taon. Gayundin, ang Hinulaan ng International Energy Agency na ang araw (solar) ay magiging pinakamalaking pinagmumulan ng kuryente sa buong mundo pagsapit ng 2050, na mas nauna sa lahat ng iba pang anyo ng fossil at renewable fuel na pinagsama.

Papasok na tayo sa panahon kung saan gaano man karaming fossil fuel ang available, mas mura pa rin ang renewable energy. Kaya ano ang ibig sabihin nito sa totoong mundo?

Ang pamumuhunan ng solar at pag-aampon ay umaabot sa punto ng kumukulo

Ang pagbabago ay darating nang dahan-dahan sa una, pagkatapos ay bigla na lamang, lahat ay mag-iiba.

Kapag iniisip ng ilang tao ang pagbuo ng solar power, iniisip pa rin nila ang mga standalone solar power plant kung saan daan-daan, marahil libu-libo, ng mga solar panel ang naglalagay ng alpombra sa isang malawak na bahagi ng disyerto sa ilang liblib na bahagi ng bansa. Upang maging patas, ang gayong mga pag-install ay ganap na gaganap ng isang malaking bahagi sa ating paghahalo ng enerhiya sa hinaharap, lalo na sa mga uri ng mga inobasyon na darating sa pipeline.

Dalawang mabilis na halimbawa: Sa susunod na dekada, makikita natin ang teknolohiya ng solar cell na tumaas ang kakayahan nito i-convert ang sikat ng araw sa enerhiya mula sa 25 porsiyento hanggang sa halos 50 porsiyento. Samantala, ang mas malalaking manlalaro tulad ng IBM ay papasok sa merkado na may mga solar collectors na magagawa palakihin ang kapangyarihan ng 2,000 araw.

Bagama't nangangako ang mga inobasyong ito, kinakatawan lamang ng mga ito ang isang bahagi ng kung ano ang magiging evolve ng ating sistema ng enerhiya. Ang kinabukasan ng enerhiya ay tungkol sa desentralisasyon, tungkol sa demokratisasyon, ito ay tungkol sa kapangyarihan sa mga tao. (Oo, napagtanto ko kung gaano kapilay iyon. Harapin mo ito.)

Ang ibig sabihin nito ay sa halip na ang pagbuo ng kuryente ay sentralisado sa mga kagamitan, mas maraming kuryente ang magsisimulang mabuo kung saan ito ginagamit: sa bahay. Sa hinaharap, pahihintulutan ng solar ang mga tao na makabuo ng kanilang sariling kuryente sa mas mababang halaga kaysa sa pagkuha ng kuryenteng iyon mula sa kanilang lokal na utility. Sa katunayan, ito ay nangyayari na.

Sa Queensland, Australia, bumagsak ang presyo ng kuryente sa halos zero noong Hulyo ng 2014. Karaniwan, ang mga presyo ay nasa $40-$50 kada megawatt na oras, kaya ano ang nangyari?

Solar ang nangyari. Rooftop solar, upang maging eksakto. 350,000 mga gusali sa Queensland ay may rooftop solar panels, sama-samang bumubuo ng 1,100 Megawatts ng kuryente.

Samantala, ganoon din ang nangyayari sa malalaking rehiyon ng Europe (Germany, Spain, at Portugal, lalo na), kung saan ang residential-scale solar ay umabot sa "grid parity" (pareho ang halaga) na may average na presyo ng kuryente sa tirahan na pinapagana ng mga tradisyunal na utility. Nagbatas pa ang France na ang lahat ng mga bagong gusali sa mga commercial zone ay itatayo na may planta o solar rooftop. Sino ang nakakaalam, baka isang araw ay makikita ng katulad na batas ang mga bintana ng buong gusali at skyscraper na mapapalitan ng mga transparent na solar panel—oo, mga bintana ng solar panel!

Ngunit kahit na matapos ang lahat ng ito, ang solar power ay isang-katlo pa rin ng rebolusyong ito.

Baterya, hindi lang para sa laruang sasakyan mo

Kung paanong ang mga solar panel ay nakaranas ng renaissance sa pag-unlad at malawakang pamumuhunan, gayon din ang mga baterya. Iba't ibang inobasyon (hal. isa, dalawa, tatlo) ay paparating na online upang gawin silang mas mura, mas maliit, mas environment friendly, at pinakamahalaga, payagan silang mag-imbak ng napakaraming kapangyarihan nang mas matagal. Ang dahilan sa likod ng mga R&D na pamumuhunan na ito ay kitang-kita: ang mga baterya ay nakakatulong sa pag-imbak ng enerhiya na kinokolekta ng solar para magamit kapag hindi sumikat ang araw.

Sa katunayan, maaaring narinig mo na ang tungkol sa Tesla na gumawa ng isang malaking splash kamakailan noong debuted nila ang Tesla powerwall, isang abot-kayang baterya ng sambahayan na maaaring mag-imbak ng hanggang 10-kilowatt na oras ng enerhiya. Ang mga bateryang tulad nito ay nagbibigay-daan sa mga sambahayan ng opsyon na ganap na umalis sa grid (dapat din silang mamuhunan sa rooftop solar) o bigyan lamang sila ng backup na power sa panahon ng grid outage.

Kasama sa iba pang mga bentahe ng baterya para sa pang-araw-araw na sambahayan ang mas mababang singil sa enerhiya para sa mga sambahayan na nagpasyang manatiling konektado sa lokal na grid ng kuryente, lalo na ang mga may dynamic na pagpepresyo ng kuryente. Iyon ay dahil maaari mong ayusin ang iyong paggamit ng enerhiya upang mangolekta at mag-imbak ng enerhiya sa araw kung kailan mababa ang presyo ng kuryente, pagkatapos ay umalis sa grid sa pamamagitan ng pagkuha ng kuryente sa bahay mula sa iyong baterya sa gabi kapag tumaas ang presyo ng kuryente. Ang paggawa nito ay nagiging mas luntian din ang iyong tahanan dahil ang pagbabawas ng iyong bakas ng enerhiya sa gabi ay nagpapalit ng enerhiya na karaniwang nalilikha ng maruruming panggatong, tulad ng karbon.

Ngunit ang mga baterya ay hindi lamang magiging isang game changer para sa karaniwang may-ari ng bahay; ang malalaking negosyo at mga utility ay nagsisimula na ring mag-install ng sarili nilang mga pang-industriya na laki ng baterya. Sa katunayan, kinakatawan nila ang 90 porsiyento ng lahat ng pag-install ng baterya. Ang kanilang dahilan sa paggamit ng mga baterya ay halos pareho sa karaniwang may-ari ng bahay: nagbibigay-daan ito sa kanila na mangolekta ng enerhiya mula sa mga nababagong mapagkukunan tulad ng solar, hangin, at tidal, pagkatapos ay ilabas ang enerhiyang iyon sa gabi, na pinapabuti ang pagiging maaasahan ng grid ng enerhiya sa proseso.

Doon tayo dumarating sa ikatlong bahagi ng ating energy revolution.

Ang pagtaas ng Energy Internet

Mayroong argumentong ito na patuloy na itinutulak ng mga kalaban ng renewable energy na nagsasabing dahil ang mga renewable (lalo na ang solar) ay hindi makakapagbigay ng enerhiya 24/7, hindi sila mapagkakatiwalaan ng malakihang pamumuhunan. Iyon ang dahilan kung bakit kailangan natin ng tradisyunal na “baseload” na pinagmumulan ng enerhiya tulad ng karbon, gas, o nuclear para kapag hindi sumisikat ang araw.

Ang hindi binanggit ng parehong mga eksperto at pulitiko, gayunpaman, ay ang mga planta ng karbon, gas, o nuklear ay nagsasara sa lahat ng oras dahil sa mga sira na bahagi o nakaplanong pagpapanatili. Ngunit kapag ginawa nila, hindi nila kailangang patayin ang mga ilaw para sa mga lungsod na kanilang pinaglilingkuran. Mayroon tayong tinatawag na pambansang grid ng enerhiya. Kung ang isang planta ay magsara, ang enerhiya mula sa isang kalapit na halaman ay agad na kumukuha ng malubay, na nagba-back up sa mga pangangailangan ng kuryente ng lungsod.

Sa ilang maliliit na pag-upgrade, ang parehong grid na iyon ang gagamitin ng mga renewable upang kapag hindi sumikat ang araw o hindi umihip ang hangin sa isang rehiyon, ang pagkawala ng kuryente ay maaaring mabayaran mula sa ibang mga rehiyon kung saan ang mga renewable ay gumagawa ng kuryente. At sa pamamagitan ng paggamit ng pang-industriya na laki ng mga baterya na binanggit sa itaas, makakapag-imbak kami ng napakaraming renewable energy sa araw para ilabas sa gabi. Nangangahulugan ang dalawang puntong ito na ang hangin at solar ay makakapagbigay ng maaasahang dami ng kapangyarihan na katumbas ng tradisyonal na baseload na pinagmumulan ng enerhiya.

Ang bagong network na ito ng domestic at industrial scale trading ng renewable energy ay bubuo sa hinaharap na “energy internet”—isang dynamic at self-regulating system na (tulad ng Internet mismo) ay immune sa karamihan ng mga natural na sakuna at pag-atake ng terorista, habang hindi rin kontrolado. ng sinumang monopolyo.

At the end of the day, renewable power ang mangyayari, pero hindi ibig sabihin na ang mga vested interest ay hindi bababa nang walang laban.

Kumakain ng tanghalian ng mga utility

Nakakatuwa, kahit na libre ang pagsunog ng karbon para sa kuryente (na higit sa lahat ay nangyayari sa Australia, isa sa pinakamalaking nagluluwas ng karbon sa mundo), nagkakahalaga pa rin ito ng pera upang mapanatili at mapatakbo ang planta ng kuryente, pagkatapos ay ihatid ang kuryente nito sa daan-daang milya ng mga linya ng kuryente para makarating sa iyong tahanan. Ang lahat ng imprastraktura na iyon ay bumubuo ng isang malaking bahagi ng iyong singil sa kuryente. At iyon ang dahilan kung bakit napakaraming Queenslander na nabasa mo ang tungkol sa itaas ang nagpasyang umiwas sa mga gastos na iyon sa pamamagitan ng pagbuo ng sarili nilang kuryente sa bahay—ito lang ang mas murang opsyon.

Habang bumibilis ang solar cost advantage na ito sa mga suburban at urban na lugar sa buong mundo, mas maraming tao ang mag-o-opt out sa kanilang mga lokal na grids ng enerhiya sa bahagi o buo. Nangangahulugan iyon na ang mga gastos sa pagpapanatili ng umiiral na imprastraktura ng utility ay sasagutin ng mas kakaunting tao, na posibleng magtataas ng buwanang singil sa kuryente at lumikha ng mas malaking insentibo sa pananalapi para sa "mga late solar adopter" upang tuluyang mamuhunan sa solar. Ito ang darating na spiral ng kamatayan na nagpapanatili sa mga kumpanya ng utility sa gabi.

Sa panonood ng kargamento ng tren na ito, ang ilan sa mga mas atrasadong kumpanya ng utility ay nagpasyang labanan ang trend na ito hanggang sa madugong katapusan. Nag-lobby sila na baguhin o wakasan ang mga patakaran sa "net metering" na nagpapahintulot sa mga may-ari ng bahay na magbenta ng sobrang solar energy pabalik sa grid. Ang iba ay nagtatrabaho upang makuha ang mga mambabatas aprubahan ang mga surcharge sa mga solar installation, habang nagtatrabaho pa ang iba i-freeze o bawasan ang mga kinakailangan sa renewable at kahusayan ng enerhiya sila ay naisabatas upang magkita.

Karaniwan, ang mga kumpanya ng utility ay nagsisikap na tulungan ang mga pamahalaan sa kanilang mga operasyon at, sa ilang mga kaso, isinabatas ang kanilang mga monopolyo sa mga lokal na network ng enerhiya. Tiyak na hindi ito kapitalismo. At ang mga pamahalaan ay hindi dapat nasa negosyo ng pagprotekta sa mga industriya mula sa nakakagambala at nakahihigit na mga bagong teknolohiya (ibig sabihin, solar at iba pang mga renewable) na may potensyal na palitan ang mga ito (at makinabang ang publiko upang mag-boot).

Ngunit habang ang malaking halaga ng lobbying pera ay ginagastos sa pagsisikap na pabagalin ang pag-usad ng solar at iba pang mga renewable, ang mga pangmatagalang trendline ay naayos: solar at mga renewable ay nakatakdang kumain ng tanghalian ng mga utility. Iyon ang dahilan kung bakit gumagamit ng ibang diskarte ang mga kumpanya ng utility na may pasulong na pag-iisip.

Ang mga lumang kagamitan sa mundo ay tumutulong sa pamumuno sa bagong kaayusan ng enerhiya sa mundo

Bagama't hindi malamang na ang karamihan sa mga tao ay ganap na mag-unplug mula sa grid—sino ang nakakaalam, kung ano ang mangyayari kapag ang iyong magiging anak na lalaki ay lasing na nagmaneho ng iyong Tesla sa baterya ng bahay sa iyong garahe—karamihan ng mga tao ay magsisimulang gumamit ng kanilang mga lokal na grid ng enerhiya nang paunti-unti sa bawat lumilipas na dekada .

Sa pamamagitan ng pagsulat sa dingding, ang ilang mga utility ay nagpasya na maging mga pinuno sa hinaharap na nababago at naipamahagi na network ng enerhiya. Halimbawa, ang ilang mga kagamitan sa Europa ay namumuhunan ng isang bahagi ng kanilang kasalukuyang mga kita sa bagong imprastraktura ng nababagong enerhiya, tulad ng solar, hangin, at tidal. Ang mga utility na ito ay nakinabang na sa kanilang pamumuhunan. Nakatulong ang mga ibinahagi na renewable na mapababa ang strain sa mga electric grid sa mainit na araw ng tag-araw kapag mataas ang demand. Binabawasan din ng mga renewable ang pangangailangan ng mga utility na mamuhunan sa bago at mamahaling mga sentralisadong power plant at transmission lines.

Ang iba pang mga kumpanya ng utility ay naghahanap ng mas malayo sa linya upang lumipat mula sa pagiging puro energy provider tungo sa pagiging energy service provider. Ang SolarCity, isang startup na nagdidisenyo, nagpopondo, at nag-i-install ng mga solar energy system, ay nagsimula na lumipat patungo sa isang modelong nakabatay sa serbisyo kung saan sila nagmamay-ari, nagpapanatili, at nagpapatakbo ng mga baterya sa bahay ng mga tao.

Sa sistemang ito, nagbabayad ang mga customer ng buwanang bayad upang magkaroon ng mga solar panel at baterya ng bahay na naka-install sa kanilang tahanan—na posibleng konektado sa hyper-local na community energy grid (microgrids)—at pagkatapos ay pamahalaan ng utility ang kanilang enerhiya sa bahay. Babayaran lang ng mga customer ang enerhiya na ginagamit nila, at makikita ng mga katamtamang gumagamit ng enerhiya na nabawasan ang kanilang mga singil sa enerhiya. Maaari pa nga silang kumita sa pamamagitan ng paggamit ng labis na enerhiya na nalilikha ng kanilang mga tahanan upang palakasin ang kanilang mga kapitbahay na gutom sa kapangyarihan.

Ano ang ibig sabihin ng halos libre, walang limitasyon, malinis na enerhiya

Sa pamamagitan ng 2050, karamihan sa mundo ay kailangang ganap na palitan ang tumatandang grid ng enerhiya at mga planta ng kuryente. Ang pagpapalit sa imprastraktura na ito ng mas mura, mas malinis, at nagpapalaki ng enerhiya sa mga renewable ay may katuturan lamang sa pananalapi. Kahit na ang pagpapalit sa imprastraktura na ito ng mga nababagong halaga ay katulad ng pagpapalit nito ng mga tradisyonal na pinagmumulan ng kuryente, ang mga renewable ay nanalo pa rin. Pag-isipan ito: hindi tulad ng tradisyonal, sentralisadong pinagmumulan ng kuryente, ang mga distributed renewable ay hindi nagdadala ng parehong negatibong bagahe tulad ng mga banta sa pambansang seguridad mula sa pag-atake ng mga terorista, paggamit ng maruruming gasolina, mataas na gastos sa pananalapi, masamang klima at epekto sa kalusugan, at kahinaan sa malawakang saklaw mga blackout

Maaaring alisin ng mga pamumuhunan sa kahusayan sa enerhiya at mga renewable ang industriyal na mundo mula sa karbon at langis, makatipid ng trilyong dolyar ng gobyerno, mapalago ang ekonomiya sa pamamagitan ng mga bagong trabaho sa renewable at smart grid installation, at bawasan ang ating carbon emissions ng humigit-kumulang 80 porsyento.

Habang papunta tayo sa bagong panahon ng enerhiya na ito, ang tanong na kailangan nating itanong ay: Ano ba talaga ang hitsura ng mundong may walang limitasyong enerhiya? Paano ito makakaapekto sa ating ekonomiya? Ang ating kultura? Ang aming paraan ng pamumuhay? Ang sagot ay: higit pa sa iniisip mo.

Tuklasin natin kung ano ang magiging hitsura ng bagong mundong ito sa pagtatapos ng ating serye ng Future of Energy, ngunit kailangan muna nating banggitin ang iba pang mga anyo ng renewable at nonrenewable energy na maaaring magpalakas sa ating kinabukasan. Susunod: Mga Renewable kumpara sa Thorium at Fusion Energy Wildcards: Hinaharap ng Enerhiya P5.

KINABUKASAN NG ENERGY SERIES LINKS

Ang mabagal na pagkamatay ng panahon ng enerhiya ng carbon: Hinaharap ng Enerhiya P1

Langis! Ang trigger para sa renewable era: Hinaharap ng Enerhiya P2

Pagtaas ng electric car: Hinaharap ng Enerhiya P3

Renewable vs the Thorium at Fusion energy wildcard: Hinaharap ng Enerhiya P5

Ang ating kinabukasan sa mundong saganang enerhiya: Hinaharap ng Enerhiya P6